融合的核心網(wǎng)在公安專網(wǎng)寬帶化演進中的價值

姚健

為了更好地實現(xiàn)公安部對全面建成公安數(shù)字無線應(yīng)急指揮“一張網(wǎng)”的要求，以滿足公安機關(guān)跨區(qū)協(xié)同、異地調(diào)警的指揮需要，介紹了包括寬窄帶融合的背景、組網(wǎng)架構(gòu)、融合方案等方面內(nèi)容，并且對融合的核心網(wǎng)在節(jié)省TCO上的優(yōu)勢以及更豐富的融合功能優(yōu)勢進行了論述，得出融合的核心網(wǎng)是公安專網(wǎng)寬帶化進程中不可或缺的組成部分的結(jié)論。

寬窄帶融合系統(tǒng) 融合的核心網(wǎng) PDT

1 引言

公安機關(guān)現(xiàn)有警用數(shù)字集群（PDT，Public Digital Trunking）系統(tǒng)以其豐富的集群功能，高安全性、簡單的架構(gòu)，高抗毀能力以及大區(qū)制低成本組網(wǎng)等優(yōu)勢，高度貼合公安機關(guān)的使用需求，奠定了其無線專網(wǎng)基礎(chǔ)覆蓋的地位。公安部要求全面建成公安數(shù)字無線應(yīng)急指揮“一張網(wǎng)”，以滿足公安機關(guān)跨區(qū)協(xié)同、異地調(diào)警的指揮需求。

另一方面，隨著現(xiàn)代警務(wù)的飛速發(fā)展，公安機關(guān)在語音集群的基礎(chǔ)上對寬帶集群業(yè)務(wù)、移動警務(wù)、大數(shù)據(jù)等寬帶能力提出了新的需求。TD-LTE以其高帶寬、低時延、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、可靠性高等特點，已經(jīng)被確立為警用寬帶無線標(biāo)準(zhǔn)。但是，LTE技術(shù)采用小區(qū)制覆蓋，警用LTE頻段為1.4 GHz，其單站覆蓋能力遠(yuǎn)低于PDT網(wǎng)絡(luò)（350 MHz，大區(qū)制覆蓋），導(dǎo)致了建設(shè)規(guī)模巨大，投入以及運營成本都是公安專網(wǎng)難以承受的。在短期內(nèi)利用LTE提供寬帶熱點覆蓋以及移動快速覆蓋較為切合實際，而廣覆蓋、連續(xù)覆蓋、獨立組網(wǎng)難以實現(xiàn)。

在這個背景下，LTE寬帶網(wǎng)絡(luò)或?qū)⒊蔀槿珖?lián)網(wǎng)的PDT網(wǎng)絡(luò)的補充，LTE業(yè)務(wù)須和PDT業(yè)務(wù)深度融合，寬帶網(wǎng)絡(luò)以及終端才能用得上、用得好。寬窄帶融合的解決方案以及融合的核心網(wǎng)為寬窄帶融合提供了網(wǎng)絡(luò)能力以及業(yè)務(wù)能力。

2 寬窄帶融合解決方案以及融合的核心

網(wǎng)架構(gòu)

寬窄帶融合整體架構(gòu)按不同層級劃分包括有融合終端、融合無線接入網(wǎng)、融合核心網(wǎng)、融合調(diào)度系統(tǒng)以及融合應(yīng)用平臺。寬窄帶融合整體架構(gòu)示意圖如圖1所示。

五個融合部分的中心是融合的核心網(wǎng)，融合的核心網(wǎng)可同時支持不同模式的無線集群系統(tǒng)接入及管理，提供寬窄帶融合的多媒體集群業(yè)務(wù)，包括語音、視頻、數(shù)據(jù)等。根據(jù)邏輯功能，可將集群核心網(wǎng)分為eMME、eXGW、eHSS、TCF和TMF五個邏輯實體，這些邏輯實體根據(jù)實際部署需求可以以合設(shè)或分設(shè)方式部署。融合核心網(wǎng)邏輯架構(gòu)示意圖如圖2所示。

五個邏輯實體功能如下：

◆eMME：移動管理實體，負(fù)責(zé)移動性管理和承載管理；

◆eHSS：寬帶集群用戶服務(wù)器，負(fù)責(zé)集群系統(tǒng)簽約數(shù)據(jù)管理和鑒權(quán)；

◆xGW：綜合網(wǎng)關(guān)，支持集群業(yè)務(wù)承載管理、數(shù)據(jù)路由和轉(zhuǎn)發(fā)；

◆TCF：實現(xiàn)集群控制功能，負(fù)責(zé)集群業(yè)務(wù)調(diào)度管理；

◆TMF：實現(xiàn)集群業(yè)務(wù)的傳輸，包括用戶面管理、集群業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)等功能。

五個邏輯實體符合3GPP及B-TrunC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不同的地域、網(wǎng)絡(luò)間可通過標(biāo)準(zhǔn)的接口進行互連互通，實現(xiàn)系統(tǒng)的開放性。同時，寬帶核心網(wǎng)與窄帶核心網(wǎng)共硬件，共用用戶管理服務(wù)器eHSS，寬窄帶網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交換在服務(wù)器內(nèi)部實現(xiàn)，省去了接口對接、聯(lián)調(diào)、故障定位等復(fù)雜工作，效率更高。并且寬窄帶可統(tǒng)一管理用戶數(shù)據(jù)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的一致性。

融合的核心網(wǎng)采用統(tǒng)一的業(yè)務(wù)流程、標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)元接口、一致的碼號規(guī)劃以及寬窄帶終端統(tǒng)一調(diào)度，可實現(xiàn)快速響應(yīng)。同時還兼顧了系統(tǒng)的可擴展性、開放性、安全性、漫游以及系統(tǒng)平滑升級和前向兼容。兼容LTE終端、PDT數(shù)字終端和MPT1327終端；并支持后續(xù)功能的擴展，可隨后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)演進。

3 融合的核心網(wǎng)在運營

成本上的優(yōu)勢

融合的核心網(wǎng)以其軟件平滑升級、寬窄帶統(tǒng)一運維等特性，相比于獨立寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，可大幅節(jié)省總擁有成本（TCO，Total Cost of Ownership），實現(xiàn)低成本快速建網(wǎng)。

（1）窄帶核心網(wǎng)通過軟件升級或擴容的方式演進到寬窄帶融合的核心網(wǎng)，可保護已有投資、節(jié)省CAPEX、提高寬帶部署效率。原有硬件資源（如機房原有電源、傳輸、位置等配套資源）的利舊可大幅節(jié)省投資。除此以外，原有接口，包括網(wǎng)管接口、PGIS接口、錄音錄像接口等都可以保留，只做容量擴展，部署速度更快。獨立的寬帶核心網(wǎng)方案則不僅需要新建硬件與配套資源，而且還需要和各種平臺對接聯(lián)調(diào)，投資加倍、部署效率低下。

（2）寬窄帶網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一網(wǎng)管、統(tǒng)一運維，可節(jié)省運營成本（OPEX，Operating Expense）。融合的核心網(wǎng)提供融合的網(wǎng)管，一套設(shè)備、一個團隊即可，可提供寬窄帶統(tǒng)一開戶、統(tǒng)一界面、統(tǒng)一拓?fù)?、統(tǒng)一性能、配置、告警管理，繼承公安專網(wǎng)已有的運維習(xí)慣，低成本高效運維。而獨立的寬帶核心網(wǎng)方案，除了運維投入加倍，網(wǎng)絡(luò)問題定位流程也更長更復(fù)雜。

4 融合的核心網(wǎng)提供更豐富的

寬窄帶融合業(yè)務(wù)

（1）寬窄帶終端混合編組

融合的核心網(wǎng)提供統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)庫管理，集群終端在融合核心網(wǎng)下能實現(xiàn)不同類型終端在統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)中心eHSS的統(tǒng)一開戶，從而實現(xiàn)不同類型終端的集群混合編組。融合的核心網(wǎng)實現(xiàn)寬窄帶終端統(tǒng)一編組的示意圖如圖3所示。

調(diào)度平臺可在GIS地圖上圈選對象動態(tài)建立混合組，不用考慮不同的網(wǎng)絡(luò)與終端制式，滿足多種場景業(yè)務(wù)需要。調(diào)度平臺隨時建立跨網(wǎng)絡(luò)跨終端的混合組如圖4所示。

（2）一警一號，降低管理成本

運營商網(wǎng)絡(luò)是寬窄帶多模同號，用戶在2G、3G、4G不同的網(wǎng)絡(luò)上可使用一個號碼，易用性高。在專網(wǎng)中，通過融合的核心網(wǎng)，公安專網(wǎng)也可以做到一警一號，多模終端在PDT、LTE網(wǎng)絡(luò)下使用同一個號碼，融合的核心網(wǎng)按業(yè)務(wù)類型重選不同的接入系統(tǒng)：語音業(yè)務(wù)優(yōu)選PDT網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、位置信息、警員狀態(tài)優(yōu)選LTE網(wǎng)絡(luò)，一個警員一個號碼，在調(diào)度平臺側(cè)警員狀態(tài)、位置信息等不沖突，避免困擾。融合的核心網(wǎng)下一警一號、多模同號的實現(xiàn)如圖5所示。

（3）融合的核心網(wǎng)可提供更優(yōu)的業(yè)務(wù)性能，提供比寬窄帶平臺互通方式更低的時延，在規(guī)模組網(wǎng)的場景下，融合的核心網(wǎng)能提供更多的并發(fā)的呼叫數(shù)。

（4）融合核心網(wǎng)提供公網(wǎng)與專網(wǎng)融合的能力。在專網(wǎng)寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的過程中，未達到覆蓋的區(qū)域需要利用公網(wǎng)作為專網(wǎng)覆蓋的補充，融合的核心網(wǎng)可以提供公網(wǎng)與專網(wǎng)集群業(yè)務(wù)互聯(lián)互通的能力，將公網(wǎng)集群服務(wù)部署在融合的核心網(wǎng)上，即可在公網(wǎng)上實現(xiàn)與專網(wǎng)一樣的集群業(yè)務(wù)，還可與專網(wǎng)互聯(lián)互通、混合編組，支持語音集群及視頻、多媒體即時消息等多種業(yè)務(wù)，保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

5 現(xiàn)網(wǎng)核心網(wǎng)升級方式

現(xiàn)網(wǎng)核心網(wǎng)可平滑升級到寬窄帶融合的核心網(wǎng)，升級前需要進行管理容量評估，容量足夠則只需升級軟件即可，容量不夠則需要服務(wù)器硬件擴容。如果現(xiàn)網(wǎng)為刀片式服務(wù)器則只需要新增單板進行擴容，其他所有資源共用；如果現(xiàn)網(wǎng)為小型機服務(wù)器，可以新增服務(wù)器來提升容量，或者對刀片式服務(wù)器進行升級替換。原有接口，包括網(wǎng)管接口、PGIS接口、錄音錄像接口等都可共用。現(xiàn)網(wǎng)部署的要求：寬窄帶融合核心網(wǎng)與現(xiàn)網(wǎng)PDT核心網(wǎng)在一個網(wǎng)段內(nèi)，如果需要跨越安全邊界，比如PDT核心網(wǎng)在內(nèi)網(wǎng)，規(guī)劃的融合核心網(wǎng)在外網(wǎng)，則融合效果會受到一定影響。

6 結(jié)束語

文章首先介紹了警用專網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀及需求，闡明了寬窄帶融合網(wǎng)的重要性，繼而討論了寬窄帶融合網(wǎng)的基本架構(gòu)、融合核心網(wǎng)邏輯架構(gòu)以及現(xiàn)網(wǎng)核心網(wǎng)的升級方式。寬窄帶融合的核心網(wǎng)可以提供更豐富的融合業(yè)務(wù)，具有高性能、低成本、快速建網(wǎng)的優(yōu)勢，是警用數(shù)字集群面向?qū)拵Щ葸M的必經(jīng)之路。

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